LED灯电源设计方法的探讨

洪杰

LED灯现在普遍使用于汽车电子、普通照明与家用電器等生活的各个方面，使用十分广泛，其产品价格、效能也关系到普通百姓生活的方方面面，与日常生活联系十分紧密。本文着重探讨LED日光灯开关电源的设计成本和效能以及制作过程改进。

通常情况下：在电源里面，直流稳压模块一般由一个集成MOS管的开关电源芯片和一个变压器组成，二者的成本和性能都是相对稳定不宜改变的。在不久的将来小功率LED恒流驱动器最终会将阻容降压电源淘汰掉，因为消费者会慢慢趋于理性，一个阻容降压电源做出来的灯具，成本相对较高且很容易烧坏，无论是从价值和功能上来讲，几乎都没有什么实用价值，如果LED真的进入了通用照明领域，阻容降压电源根本无法胜任。可以预见的是，随着LED性能的提高，价格的降低，电源成本也将会成为LED灯具成本相当重要的一部分。真正的LED灯具，阻容降压根本不能胜任，阻容降压电源只是一个过渡。

目前市场还是看好小功率的LED灯具。小功率LED灯目前主要的缺点是光衰太大，价格也不够理想，但现在用于普通照明还是比较有优势。小功率LED灯具进入通用照明领域，和现在常用的节能灯相比，小功率LED灯具更具有效能优势，所以现在很多厂家都专注于小功率LED的研发和制作。现在小功率LED应用于通用照明的灯具主要有LED台灯，LED蜂窝灯，还有LED日光灯。尤其是LED日光灯，很多厂商都把它当成主要产品做开发或者生产，其电源的研发和制作的大致方法和原则如下：

在外形设计方面，现在LED日光灯电源，灯具厂家普遍要求放在灯管内，如：放在T8灯管内，很少一部分外置。实际生产中内置电源相对难做、且性能也不好，应该说外置电源是更为科学、方便的，因为外置的电源对形状基本没有要求，做多大、做成什么形状都没有关系。而内置电源只能做成两种，一种是用得最多的也是最常用的就是将电源放在灯板下面，上面放灯板，这样就要求电源做得很薄，不然放不下。并且只能把元件倒下，电源上的线路也只有加长。另一种就是放两端即放在灯管两头，第二种方法对电源规格要求低、成本也低些。而内置电源的要求和电路结构的问题在于，效率要求高发热就一定要小，电源内置在灯里发热便成了LED光衰最大的问题。对于T8灯最好是不要用一支电源，而是用两支，两端各一支，将热量分散而不集中方便散热。

而LED灯电源的效率主要取决于电路的结构和所用的器件。先探讨一下电路结构，实际生产中很多厂商采用隔离电源，其实这样做是完全没必要的，因为T8灯电源本来就是置于灯体内部，人根本碰不到没必要隔离，因为隔离电源的效率比不隔离效率要低，隔离就降低了效能。第二最好输出高电压小电流，这样的电源才能把效率提高。现在普遍用到的是BUCK电路即降压式电路。BUCK电路最好是把输出电压做到一百伏以上，电流定在100MA上。如果是驱动一百二十只，最好是三串，每串四十只。电压约一百三十伏、电流60MA，这种电源用的很多，只是有一点不足，如果开关管失控通闸，LED会烧坏。因此升压式电路相对好些，升压式电路的好处是效率较降压式的电路高些，二是即使电源坏了LED灯也不会烧坏，能确保万无一失。除此之外，升压式电路，很容易把PF值作高，降压式的就要弱一些。因此升压式电路用于LED日光灯的好处还是有压倒性的优势强于降压式。唯一缺点就是在220V市电输入情况下，负载范围比较窄，一般只能适用于100到140个一串或两串LED，对少于140个的，使用起来还是可以的。

降压式电源的基本结构就是将电感和负载串入300伏高压中，开关管开关的时候负载即实现了低于300伏的电压。现在常用的IC9910以及很多市场上的恒流IC基本都是用这种电路来实现的。但这种电路在开关管被击穿的时候，整个LED灯板就会烧坏，这是IC9910电源电路最大的弱点。因为当开关管击穿的时候，整个300伏的电压就加在灯板上，而灯板只能承受一百多伏电压，现在承受了三百伏电压，这种情况一旦发生，LED肯定烧掉。所以很多人说非隔离的不安全指的就是降压式电源，其实另外两种基本的非隔离降压式电源结构，电源损坏，不会影响LED的。所以现在LED日光灯一般使用的是不隔离降压电路，另外，还有一些LED日光灯采用不隔离升压电路，但是采用不隔离升压电路做电源的LED日光灯比较少。降压式电源要设计成高电压小电流，效率才能高，因为高电压小电流，可以让开关管电流的脉宽大一些，这样峰值电流就小，电感的损耗也就小。

对于高PF LED日光灯电源即大电流的LED日光灯电源，这样的做法有点舍本逐末。LED相对于传统灯具的主要优势第一是节能，第二是使用寿命长，第三就是不怕反复开关。但是现在使用的高PF的方法，均是使用无源填谷PF电路，改变原来的驱动方式，即48串6并改为24串12并，在220V情况下效率会降下百分之五左右，于是LED日光灯电源发热量更高了，使得灯管也会受到影响。另外24串12并的做法，会让LED日光灯灯珠的布线变得很密。因此最好的方式还是48串，主要是效率高、发热小，而且布线也不复杂。现在还有人使用24并12串，觉得非隔离电源做到恒流600MA输出就很好了，这种只适合用于隔离电源，不隔离电源根本不适用，是不利于散热的。

|编辑 李建军